Application de la méthode de mesure champ proche en émission pour l’aide à la conception et à l’investigation des non-conformités CEM des cartes électroniques

Application of the near-field emission measurement method to improve the design and investigation of EMC non-compliance at electronic board level

• Auteur / Autrice : Sébastien Serpaud
• Direction : Sonia Ben Dhia, Alexandre Boyer, Fabio Coccetti
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electromagnétisme et Systèmes Haute Fréquence
• Date : Soutenance le 03/02/2023
• Etablissement(s) : Toulouse, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Génie électrique, électronique, télécommunications et santé : du système au nanosystème (Toulouse ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LAAS - Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes - Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes / LAAS
• Jury : Président / Présidente : Fabien Ndagijimana
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sylvie Jarrix
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Tristan Dubois, Jean-Luc Schanen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Compatibilité électromagnétique

Mots clés libres

Mesure en champ proche

Cem

Mesure adaptative

Near field measurement

Emc

Adaptive sampling

Résumé

Le sujet de thèse s’inscrit dans le développement de la technique de mesure en champ proche comme outil d’investigation de la CEM des cartes électroniques. Les travaux se sont portés sur deux volets :- Réduction du temps de mesure : une méthodologie de mesure rapide a été proposés et validés sur plusieurs démonstrateurs. La méthode repose sur l’utilisation d’un algorithme d'échantillonnage spatial séquentiel et adaptatif (SSAS). La méthode permet de réduire le temps de mesure d’un facteur pouvant aller jusqu’à 10 en apportant une erreur de mesure inférieur à 1dB.- Développement d’une méthode de mesure de la performance d’un réseau de découplage à partir de la mesure en champ proche. La méthode proposée permet d’estimer l’efficacité de chaque capacité de découplage du réseau d’alimentation dans la réduction du bruit de commutation. La méthode a été validée sur un lot de cartes conçues autour d’un microcontrôleur STM32H. Chaque carte dispose d’un réseau de découplage spécifique permettant d’évaluer les technologies et placement des capacités (MLCC standard, LLL et NFM), routage et disposition des couches.

The thesis proposed some development to improve the near field measurement method. The objectives are defined around two axes.- The reduction of measurement time: a rapid measurement methodology has been proposed and validated on several demonstrators. The method is based on the use of a sequential and adaptive spatial sampling algorithm (SSAS). The method allows reducing the measurement time by a factor of up to 10 while maintaining a measurement error below 1dB.- The development of a method for measuring the performance of a decoupling network from near-field measurements. The proposed method allows estimating the effectiveness of each decoupling capacity of the supply network in reducing the switching noise. The method was validated on a batch of boards designed around an STM32H microcontroller. Each board has a specific decoupling network to evaluate capacitor technologies (standard MLCC, LLL, and NFM), routing, and stack up of layout.